(57)【要約】【課題】  各々のフィラメントには独立に給電可能に内部リードを取りまわしつつも、隣り合うフィラメント間の非発光領域を小さく抑えることができるフィラメントランプを提供すること。【解決手段】  隣り合うフィラメント１２ａ、１２ｂとの間に配置される内部リード１３ｂは、先端１５が縮径しており、当該内部リード１３ｂの先端１５に、発光管２の径方向に曲げられた渡し部１６と、前記渡し部１６に続いて形成された発光管２の軸方向にのびる位置出し部１７とを有し、  前記位置出し部１７にフィラメント１２ｂが連結されていることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に封止部が形成された発光管の内部に、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次並んで配設され、各フィラメントの両端にタングステンよりなる内部リードが連結されたフィラメントランプにおいて、
隣り合うフィラメントとの間に配置される内部リードは、先端が縮径しており、当該内部リードの先端に、前記発光管の径方向に曲げられた渡し部と、当該渡し部に続いて形成された前記発光管の軸方向にのびる位置出し部とを有し、
前記位置出し部にフィラメントが連結されていることを特徴とするフィラメントランプ。
【請求項２】
前記先端を除く内部リードの径は、前記フィラメントの素線径より大きいことを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項３】
前記先端を除く内部リードの径は、前記フィラメントの巻線径より小さいことを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【請求項４】
前記内部リードは、前記渡し部に続いてリング部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの加熱・太陽電池加熱又は液晶の加熱処理に用いられるフィラメントランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程における光照射式加熱装置は、成膜、拡散、アニール等、広範囲に渡って利用されており、いずれの処理も板状の被処理物等の半導体ウェハを急速に加熱することができ、１０００℃以上にまで数秒間〜数十秒間で昇温させるものである。近年は更に高速で昇温させることが要求されてきており、ランプに投入される電力が大電力化してきている。これはスパイクアニールと呼ばれており、２００℃／秒を超える高速で昇温させ、目的温度に達したら直ちに冷却することが行われる。このスパイクアニールにより非常に薄い拡散層（シャロージャンクション）を形成させることができ、半導体素子の性能を向上させることができる。
【０００３】
また、加熱時、半導体ウェハの温度分布が不均一になると、半導体ウェハにスリップと呼ばれる現象、即ち、結晶転移の欠陥が発生し、不良品となるおそれがある。そこで光照射式加熱装置を用いて半導体ウェハを加熱処理する場合には、半導体ウェハの温度分布が均一になるように、加熱・高温保持・冷却する必要がある。温度分布を均一にする提案として、特開２００６−２７９００８には１本の発光管に独立に給電可能な複数のフィラメントを具備したフィラメントランプが提案されており、これにより部分的にフィラメントに入力する電力を変えることができ、高均一な温度分布になるよう調整することができる。
【０００４】
図５は、従来のフィラメントランプ１を示す斜視図である。
両端が端部封止部３ａ、３ｂで気密に封止された直管状の発光管２内には、コイル状のフィラメント１２ａ、１２ｂが発光管２の管軸方向に伸びるよう順次に並んで配置され、各フィラメント１２ａ、１２ｂの両端には、それぞれ給電用の内部リード１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄが連結されている。
【０００５】
上記の各フィラメントの内部リードは、それぞれ両端封止部に延びて、個別に金属箔を介して外部リードに電気的に接続されている。
即ち、各フィラメント１２ａ、１２ｂの一端側の内部リード１３ａ、１３ｂはそれぞれ一端側封止部３ａの金属箔１１ａ、１１ｂを介して、一端側の外部リード１４ａ、１４ｂに電気的に接続されている。
同様に、他端側の内部リード１３ｃ、１３ｄはそれぞれ他端側封止部３ｂの金属箔１１ｃ、１１ｄを介して、端側の外部リード１４ｃ、１４ｄに電気的に接続されている。
【特許文献１】特開２００６−２７９００８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィラメントランプの１本の発光管の中に配置された複数のフィラメントには、独立に給電するために各々のフィラメントに個々に内部リードが配線されるため、隣り合うフィラメントを密接して配置することができない。隣り合うフィラメントの間には発光する部材がないため、非発光部となってしまう。独立に給電可能なフィラメントを具備することによって均一な温度分布となるように加熱しても、隣り合うフィラメントの間が非発光部となって、局所的に温度が低下しかねない。そこで、各々のフィラメントには独立に給電可能に内部リードを取りまわしつつも、隣り合うフィラメント間の非発光部の領域を小さく抑える必要がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑み、各々のフィラメントには独立に給電可能に内部リードを取りまわしつつも、隣り合うフィラメント間の非発光領域を小さく抑えることができるフィラメントランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願第１の発明は、両端に封止部が形成された発光管の内部に、複数のフィラメントがそれぞれ発光管の管軸方向に順次並んで配設され、各フィラメントの両端にタングステンよりなる内部リードが連結されたフィラメントランプにおいて、
隣り合うフィラメントとの間に配置される内部リードは、先端が縮径しており、当該内部リードの先端に、前記発光管の径方向に曲げられた渡し部と、当該渡し部に続いて形成された前記発光管の軸方向にのびる位置出し部とを有し、
前記位置出し部にフィラメントが連結されていることを特徴とする
【０００９】
また、本願第２の発明は、第１の発明において、前記先端を除く内部リードの径は、前記フィラメントの素線径より大きいことを特徴とする。
【００１０】
また、本願第３の発明は、第１の発明において、前記先端を除く内部リードの径は、前記フィラメントの巻線径より小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、本願第４の発明は、第１の発明において、前記内部リードは、前記渡し部に続いてリング部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願第１の発明によれば、タングステンにより一体物として形成された内部リードの先端を縮径して細くし、発光管近傍に軸方向に延びる内部リードの先端において、発光管の径方向に曲げて渡し部を形成し、渡し部の発光管の軸中心に対応する位置で、再度軸方向に曲げて位置出し部を形成する。このようにして、発光管近傍に軸方向に延びる内部リードの先端に発光管の軸中心に一致するようにのびる位置出し部を形成することで、フィラメントの直近で略直角になるように曲げて渡し部を形成することが可能となり、給電のためにフィラメント間に配置された内部リードが必要とする軸方向長さを短くすることができ、非発光領域を小さく抑えることができる。
【００１３】
本願第２の発明によれば、先端を除く内部リードの径を、前記フィラメントの素線径より大きくすることによって、内部リードが発光管近傍で発光することを防ぎ、発光管への熱負荷を抑える。
【００１４】
本願第３の発明によれば、先端を除く内部リードの径を、フィラメントの巻線径より小さくすることによって、内部リードがフィラメントからの熱放射の遮蔽物となることを防ぎ、効率のよい加熱ができる。
【００１５】
本願第４の発明によれば、渡し部に続いてリング部を設けることによって、リング部が発光管の内表面に当接することで、内部リードの発光管内部における位置が定まる。したがって、リング部に対する位置出し部を、発光管の軸中心に一致するように構成すれば、発光管の内部での位置決めができる。そして、フィラメントを発光管の軸中心に配置することができる。また、フィラメントは一端の封止部でのみ保持されるので、点灯中に他端が垂れ下がるサグといわれる現象が生じやすいが、他端を保持する内部リードがリング部によって発光管内部における位置がずれないようになっているので、サグを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、第１の実施形態のフィラメントランプ１を示す斜視図である。
フィラメントランプ１は、例えば石英ガラス等の光透過性材料からなる発光管２を備える。発光管２の両端には金属箔１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが埋設されたピンチシールにより封止部３ａ、３ｂが形成され、発光管内部が気密に封止されている。発光管２の内部には、例えばタングステンからなり、発光管２の軸方向において２つに分割されたフィラメント１２ａ、１２ｂが、同一軸上に発光管２の軸に沿って空間Ｌを隔てて配設されている。
【００１７】
この空間Ｌは、フィラメント１２ａ、１２ｂが存在しない空間であって非発光領域であるため、空間Ｌの全長が大きすぎる場合、被処理物上での照射光の強度分布にバラツキが生じる。そのため空間Ｌの全長はできるだけ小さい方が望ましい。
【００１８】
しかしながら、フィラメントランプ１は、２つに分割されたフィラメント１２ａ、１２ｂがそれぞれ独立に給電されることが特徴である。フィラメント１２ａは、一端側に金属箔１１ａに接続された内部リード１３ａが電気的に接続され、他端側に金属箔１１ｄに接続された内部リード１３ｄが電気的に接続されている。
【００１９】
フィラメント１２ｂは、フィラメント１２ａと同様にして、一端側に金属箔１１ｃに接続された内部リード１３ｃが電気的に接続され、他端側に金属箔１１ｂに接続された内部リード１３ｂが電気的に接続されている。内部リード１３ｂは、フィラメント１２ｂの他端側に接続されている。
【００２０】
さらに、封止部３ａ側の金属箔１１ａ、１１ｂには、それぞれ封止部３ａから外部に導出する外部リード１４ａ、１４ｂが電気的に接続され、封止部３ｂ側の金属箔１１ｃ、１１ｄにも同様にして、それぞれ外部リード１４ｃ、１４ｄが電気的に接続されている。これにより、フィラメント１２ａは外部リード１４ａ、１４ｄに電気的に接続され、フィラメント１２ｂは外部リード１４ｂ、１４ｃに電気的に接続される。
【００２１】
図２は、第１の実施形態のフィラメントランプ１隣り合うフィラメント１２ａ、１２ｂの間に配置される内部リード１３ｂの先端の形状を説明するための拡大断面図である。
内部リード１３ｂは、フィラメント材料と同じタングステンにより形成される。高エネルギーを必要とする加熱プロセスにおいて、内部リード１３ｂは非常に高温にさらされる。高温に加熱されたモリブデン材が発光管内部に存在すると、モリブデンがハロゲンガスと反応してしまい、発光管内部の表面に赤茶色の変色した物質が付着する。発光管２の内表面が変色すると、フィラメントランプ１から放射する光の照度不均一が発生する。このような理由のため、内部リード１３ｂの材質はフィラメント材料と同じタングステンを使う必要がある。
【００２２】
しかし、タングステンは非常に加工性が悪いため、太いものでは曲げ加工などが困難になる。また、たとえ細いものでも、可能な曲げ加工は制限される。例えば、モリブデンよりなるリードでは多用されている、折り曲げて他のリードを挟むかしめのような加工をタングステンよりなるリードにすると、折れて分断してしまう。したがって、内部リード１３ｂの太さにかかわらず、２本のリードを継いでつなげるということはできない。
【００２３】
また、内部リード１３ｂは、太いと曲げ加工が困難になるが、あまり細くしすぎると、フィラメント１２ｂと同様に発光してしまい、好ましくない。特に、内部リード１３ｂはフィラメント１２ａを避けて発光管近傍に配置されるため、発光管近傍で発光することで、発光管２への熱負荷も増えてしまい、これにより制御性が悪くなってしまう。
【００２４】
したがって、フィラメント１２ａに平行に配置される先端１５を除く内部リード１３ｂは、発光しないようにある程度太いことが好ましく、先端１５を除く内部リード１３ｂの径は、フィラメント素線径より太く、好ましくはフィラメント素線径の２倍以上となるように構成される。発光管近傍に配置される先端１５を除く内部リード１３ｂが発光することを防ぎ、発光管２への熱負荷を抑えることができる。
【００２５】
しかし、先端１５を除く内部リード１３ｂの径をむやみに大きくすると、フィラメント１２ａからの熱放射の遮蔽物となり、効率のよい加熱ができない。そのため、先端１５を除く内部リード１３ｂの径は、フィラメント１２ａの巻線径より小さいことが好ましい。
【００２６】
一方、先端１５は発光管２の軸中心近傍に配置されるので、発光管２に対する熱負荷の影響は小さく、また、非発光部において発光する部材ともなり得る。したがって、内部リード１３ｂの先端１５の径は、フィラメント素線径と同等または小さくすることもできる。また、内部リード１３ｂの先端１５が細く縮径していれば、フィラメント１２ｂの直近で略直角になるように曲げて渡し部１７を形成することが可能となり、非発光部が短くなるようにすることができる。
【００２７】
以上の記載するように、先端１５を除く内部リード１３ｂは発光しないようにある程度太いことが好ましいが、内部リード１３ｂの先端１５は容易に曲げ加工ができるように細く縮径していることが好ましい。したがって、内部リード１３ｂは、全体的にある程度の太さを有しているが、先端１５だけが細く縮径しているものが適している。
【００２８】
しかし、タングステンよりなる内部リード１３ｂは、前述するようにかしめなどの加工に適さないため、太さの異なる２本のリードを継いでつなげることができない。そのため、先端１５が縮径した内部リード１３ｂは、大径部分の径を有する１本のタングステン線の先端を旋盤などによる切削加工をして縮径することや、線引きにより引き伸ばしにて縮径することによって形成される。この一体物として形成された内部リード１３ｂの先端１５に曲げ加工をして、渡し部１６および位置決め部１７が形成される。
【００２９】
タングステンにより一体物として形成された内部リード１３ｂの先端１５を縮径して細くし、発光管近傍に軸方向に延びる内部リード１３ｂの先端１５において、発光管２の径方向に曲げて渡し部１６を形成し、渡し部１６の発光管２の軸中心に対応する位置で、再度軸方向に曲げて位置出し部１７を形成する。このように渡し部１６を有するようにして、発光管近傍に軸方向に延びる内部リード１３ｂの先端１５に発光管２の軸中心に一致するようにのびる位置出し部１７を形成することで、給電のためにフィラメント１２ａ、１２ｂ間に配置された内部リード１３ｂが必要とする軸方向長さを短くすることができ、非発光領域を小さく抑えることができる。そして、内部リード１３ｂの位置出し部１７にフィラメント１２ｂを挿通して固定することになる。
【００３０】
以下に具体的な数値を例示する。
内部リード径      （太径部）：φ０．３ｍｍ〜２．６ｍｍ
先端（細径部）：φ０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ
位置出し部  長さ        ：４．０ｍｍ〜１５．０ｍｍ
渡し部      長さ        ：２．０ｍｍ〜８．０ｍｍ
フィラメント素線径      ：φ０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ
巻線径      ：φ１．０ｍｍ〜２．７ｍｍ
【００３１】
なお、上記第１の実施形態のフィラメントランプ１では、内部リード１３ｂの先端１５が縮径しているため、位置決め部１７の径とフィラメント１２ｂの巻線径の大きさに差がある。そこで、内部リード１３ｂの先端１５の曲げ加工をする部分を縮径し、位置決め部１７においてフィラメント１２ｂの巻線径に合うように再び太く構成することよって、フィラメント１２ｂを強固に連結することもできる。また、位置決め部１７にサブコイルを巻き、サブコイルを介してフィラメント１２ｂを連結することによって、位置決め部１７とフィラメント１２ｂとの間の隙間をなくし、強固に連結することもできる。また、フィラメント１２ｂの巻線径を位置決め部１７の径に合わせて小さくすることによっても対応できる。
【００３２】
図３は、第２の実施形態のフィラメントランプ１を示す斜視図である。発光管２内には、３つのフィラメント２４、２５、２６が管軸方向に並んで配置されている。各封止部３ａ、３ｂの直近に配置された２つのフィラメント２４、２６の両端にそれぞれ連結された内部リード２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂが、フィラメント２４、２６の直近の同一封止部方向に延在して、該封止部３ａ、３ｂで保持されるとともに、２つのフィラメント２４、２６の間に配置されたフィラメント２５の両端に連結された内部リード２５ａ、２５ｂが、発光管２の軸方向において互いに異なる方向に延在して両端の各封止部３ａ、３ｂで保持されている。
【００３３】
詳細には、一端部の封止部３ａに直近するフィラメント２４の内部リード２４ａ、２４ｂは、封止部３ａから延在してそれぞれフィラメント２４の端部に接続されている。これら内部リード２４ａ、２４ｂは共に、同一の封止部３ａにおいて金属箔２１ａ、２１ｂと接続するように保持されている。
【００３４】
一方、中央部に位置するフィラメント２５の内部リード２５ａ、２５ｂはそれぞれ両端の封止部３ａ、３ｂ方向に延在し、当該封止部３ａ、３ｂで金属箔２２ａ、２２ｂと接続するように保持されている。
【００３５】
他端側の封止部３ｂに直近するフィラメント２６に関しても、上記フィラメント２４と同様に、その内部リード２６ａ、２６ｂは他端部の封止部３ｂ内で金属箔２３ａ、２３ｂと接続するように保持されている。
【００３６】
金属箔２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂには、それぞれ外部リード２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂが接続されている。
【００３７】
また、発光管２の内部の封止部３ａ、３ｂ近傍には、ガラスブリッジ３６が設けられている。該ガラスブリッジ３６は、一対の円柱状ガラス部材からなり、その間にそれぞれ内部リード２４ａ、２４ｂ、２５ａ、内部リード２５ｂ、２６ａ、２６ｂが狭持される。
【００３８】
上記のような構成とすることにより、中央部のフィラメント２５の近傍には内部リードが延在することがなく、被処理体の直上に位置するフィラメント２５からの照射光が内部リードによって遮られることがなく、均一照射が達成される。
【００３９】
中央部に位置するフィラメント２５にはサポータ３７が複数取り付けられているので、フィラメント２５自体が発光管２の軸中心に配置されるような機能を有する。したがって、フィラメント２５の両端は、折り曲げられた内部リード２５ａ、２５ｂに接続されて保持されているだけであるが、フィラメント２５の軸中心を発光管２の軸中心に合わせて配置することができる。
【００４０】
一方、両端に配置されるフィラメント２４、２６は、フィラメント２４、２６に平行して内部リード２４ｂ、２５ａ、２５ｂ、２６ｂが配置されるため、フィラメント２４、２６にサポータを取り付けることができない。したがって、フィラメント２４、２６は、内部リード２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂの先端の位置によって発光管２の内部に配置される位置が決まる。
【００４１】
封止部３ａ、３ｂから導出される内部リード２４ａ、２６ａは、発光管２の軸中心に引き出すことによって比較的容易に位置出しすることができるが、中央に位置するフィラメント２５の直近に引き回される内部リード２４ｂ、２６ｂは先端を曲げて形成されるだけなので、位置出しが難しい。
【００４２】
図４は、第２の実施形態のフィラメントランプ１における内部リード２６ｂの先端の形状を説明するための拡大斜視図である。
封止部３ｂの直近に配置されたフィラメント２６に、隣り合うフィラメント２５との間に配置されて連結する内部リード２６ｂについて説明する。タングステンにより一体物として形成された内部リード２６ｂの先端３１を縮径して細くして曲げ加工を容易にし、発光管近傍で軸方向に延びる内部リード２６ｂの先端３１において、渡し部３２および位置出し部３３が形成される。軸方向にのびる位置出し部３３にフィラメント２６が保持され、位置出し部３３に続いて発光管２の径方向に曲げられた渡し部３２が形成され、内部リード２６ｂを発光管近傍に導く。縮径した先端３１において、発光管２の内表面に接するように湾曲するリング部３４が渡し部３２に続いて形成される。リング部３４から軸方向にのびる大径の内部リード２６ｂが金属箔２３ｂに接続される。
【００４３】
リング部３４が発光管２の内表面に当接することで、内部リード２６ｂの発光管内部における位置が定まる。したがって、リング部３４に対する位置出し部３３を、発光管２の軸中心に一致するように構成すれば、発光管２の内部での位置決めができる。そして、フィラメント２６を発光管２の軸中心に配置することができる。
【００４４】
また、フィラメント２６は一端の封止部３ｂでのみ保持されるので、点灯中に他端が垂れ下がるサグといわれる現象が生じやすいが、他端を保持する内部リード２６ｂがリング部３４によって発光管内部における位置がずれないようになっているので、サグを防止することができる。
【００４５】
なお、第１の実施形態に示すフィラメントランプも、第２の実施形態に示すフィラメントランプも、封止部３ａ、３ｂがピンチシールされたものであるが、ピンチシールに替えてシュリンクシールにしたフィラメントランプに対しても本発明の内部リードの構成を適用することができる。本発明の内部リードは発光管の内部に配置される構成であるので、封止部の構造によらず適用することができるためである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のフィラメントランプを示す斜視図
【図２】本発明のフィラメントランプの内部リードとフィラメントの接続を説明するための拡大断面図
【図３】本発明のフィラメントランプを示す斜視図
【図４】本発明のフィラメントランプの内部リードとフィラメントの接続を説明するための拡大断面図
【図５】従来のフィラメントランプを示す斜視図
【符号の説明】
【００４７】
１                                フィラメントランプ
２                                発光管
３ａ、３ｂ                        封止部
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ    金属箔
１２ａ、１２ｂ                    フィラメント
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ    内部リード
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ    外部リード
１５                              先端
１６                              渡し部
１７                              位置出し部
２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ    金属箔
２４、２５、２６                  フィラメント
２４ａ、２４ｂ                    内部リード
２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂ    外部リード
３１                              先端
３２                              渡し部
３３                              位置出し部
３４                              リング部
【図１】
2010033858.tif 000003
【図２】
2010033858.tif 000004
【図３】
2010033858.tif 000005
【図４】
2010033858.tif 000006
【図５】
2010033858.tif 000007